模块滚装装船作业程序简介

2023-03-13吴贺

中国水运 2023年2期

关键词：跳板装船支墩

吴贺

（中远海运工程物流有限公司，辽宁大连 116000）

模块全球化建造和运输已成为一种常态，在模块建造厂一般采用SPMT 滚装装船。装船作业需要多方参与，涉及到的工作环节比较复杂，需要各方根据工作范围提前梳理自己的工作步骤。

1 模块滚装装船作业步骤

一般来说，模块制造厂负责模块称重、支墩和绑扎件预制、支墩安装和绑扎系固工作。轴线车（SPMT）方负责模块场内运输、模块滚装上船和就位工作。船方负责船舶系泊、压载水调节、滚装过程中船舶姿态调整等工作。

模块从制造场地到船上的主要步骤包括：预制支墩和绑扎结构；甲板上划线和尺寸控制（确定支墩的积载位置）；甲板上支墩安装（包括NDT 和DC）；模块称重（SPMT 顶升模块前）；SPMT 在模块底部定位（穿车）；MWS 签发陆运许可证；所有应急设备准备就绪；模块从制造厂运输到码头前沿；模块滚装前作业风险分析会；船前会；MWS 签发滚装作业许可证；过桥梁安装并附有NDT 报告；SPMT 运输模块到甲板上；船舶调节压载水以补偿潮汐和甲板载荷的变化；SPMT 卸载，模块在支墩上就位，模块与支墩之间塞紧垫片，点焊垫片和支墩并完成模块部分绑扎；SPMT 撤离；完成全部绑扎工作（包括NDT）。如果一个航次装载几个模块，那么要注意模块的上船顺序和上船时间。

每一主要步骤下又细分许多详细的步骤，这些步骤都是根据操作经验和规范要求科学合理总结而来，需要在完整的作业程序文件里面体现。

2 装船程序文件要点

一套完整的装船程序主要由以下几部分文件组成：车方装船程序、船方装船手册以及支墩和绑扎系固布置图（根据工作范围由相关方负责提供）。分包商可根据各自职责范围提供每一航次的程序文件，并提交客户和MWS 批准，包括以下内容：（1）组织结构图，相关人员责任分工;（2）建立沟通图表，明确双方（特别是船舶经营人与船上压载经营人之间）的沟通和责任；（3）HSE 计划，编制作业风险评估和控制措施清单；（4）作业流程；（5）潮汐条件（根据潮汐情况和天气限制情况定义load-out 作业等级）；（6）天气限制情况，包括码头实际潮汐情况和作业窗口；（7）SPMT 布置情况，考虑运输稳定性、车板强度和模块结构强度；（8）SPMT 上部垫墩布置：SPMT 在负载时的运输高度约为1200-1700mm，当甲板上支墩较高时，需要在SPMT 上衬垫package 提升运输高度以便模块在支墩上就位。Package 以钢结构为主，木方辅助。垫墩位置可根据模块底部可支撑结构来确定；垫墩高度可根据船舶甲板上支墩高度以及模块底部可支撑结构的高度来确定；（9）SPMT 上部支墩安装和拆除程序；（10）货物在SPMT上的绑扎布置；（11）滚装跳板图纸和承载力计算；（12）地面承载能力校核，车货对地压力应包括由于坡度、风、加速度和重心包络线内可能位置而产生的额外载荷；（13）码头征用计划；（14）码头承载能力验证；（15）场内倒运路线勘察（包括干涉等检查）；（16）作业现场和码头布置图，包括缆桩和护舷详细信息；（17）模块几何尺寸、重量和重心信息；（18）海运绑扎和支墩布置图；（19）船舶系泊设计和计算；（20）压载水调节计划;（21）动员设备清单，包括设备证书、维修保养记录报告，每一轴线的标识和序列号（包括应急设备）；（22）记录和监测程序：（船舶吃水、纵倾、横倾，舱内压载水量，模块运动，天气情况，SPMT 工作状态等）（23）检测清单；（24）应急计划；（25）应急响应程序等。

作业风险分析一般应在装船前两个月进行，一份安全的作业计划源于一份全面的作业风险分析。

3 重点作业环节相关技术要求

3.1 SPMT 运输稳定性要求

运输稳定性包括静稳性和动稳性。静稳性计算时只考虑模块的重心偏移和道路坡度对稳定性的影响，一般坡度取4%（也可以根据实际路勘结果来计算），要求静稳定角不小于7°。动稳性计算时需要考虑模块的重心偏移、道路坡度、运输时产生的横向和纵向加速度、风载荷等环境因素，一般坡度取4%（也可以根据实际路勘结果来计算），横向加速度0.2%g，纵向加速度5%g，风载荷取16m/s，要求动稳定角不小于5°。运输稳定性和稳定角、稳定面等概念可参考公路大件运输技术第三章[1]运输稳定性介绍，稳定性相关计算也可参考文献[2]等。

3.2 滚装跳板结构和承载力计算

3.2.1 滚装跳板结构和跳板铺设

国内作业较常采用30-50mm 厚度钢板配合砂石、木方、沙袋等铺设成柔性滚装跳板，这种跳板适用于重力式码头。除了柔性的钢板外，国外项目普遍采用刚性过桥梁。过桥梁（也称为“Ro-Ro ramp”）是标准的钢桥，用于连接船和码头之间的缝隙。过桥梁由以下部分组成: 船舶甲板上的三角形斜坡（wedge）；主坡道(ramp)；码头侧的三角形斜坡(wedge)；铰合梁(hinge)，如图1所示。铰合梁可采用止动块（止动块焊接在甲板上）固定在甲板上，主要用于连接主坡道和船舶甲板上的三角形斜坡，主坡道可以在铰合梁上自由旋转，也可以在码头一侧自由滑动(卸载时)。铰合梁布置时应尽可能靠近船边侧。有的船舶在船尾甲板处有凹槽结构，根据船侧凹槽的大小，铰合梁（船侧斜坡）可以布置在离船侧壳体100mm 到2500mm 之间。

图1 过桥梁组成部分

如果船舶甲板上空间有限（如尾部有烟囱、绞缆机、凹槽等），需提前进行实际测量并在船舶靠泊后现场确空间是否足够。在作业开始前再次测量并确认合理SPMT 上船路径，做好标记再铺设滚装跳板。

3.2.2 码头与船舶甲板之间相对运动的典型要求

使用刚性过桥梁时，整个滚装过程须时刻检查码头与船甲板高度差，应使船甲板水平面始终保持在码头水平面以上，避免滚装跳板与码头前沿产生碰撞（有的码头前沿一定区域内可承载能力很小）。可通过在码头前沿放置标尺来满足监测需求。码头和船舶之间的水平面差不应超过SPMT 行程能力(+/-300mm)。对于高度200mm 的过桥梁，一般标尺上标出的SPMT 通行许可范围是100-200mm，极限范围是50-300mm（可根据车辆实际情况制定）。车组在即将偏离许可范围时停止行驶，利用潮水涨落和压排载操作的共同作用，使高度差恢复至正常，之后车组继续行驶上船。此外，由于制定装船方案时考虑到了船舶的横倾、纵倾角度，所以相应的装船过程中也有要求，须不间断地进行监测。当SPMT 全部轴线开上驳船甲板后，SPMT 继续分段行驶，直至将模块倒运至甲板上的指定位置[3]。

3.2.3 滚装跳板受力分析

过桥梁的制造板材均等于或高于Q345B 级钢材，重量轻，易于拆卸和重复使用。利用三维建模软件建立过桥梁的几何模型，然后将IGES 格式的几何模型导入到ANSYS 的前处理软件SCDM/DM 中进行处理，将实体模型处理成壳单元模型。对模型划分网格，将跳板主要坡道两侧线约束，船侧可简单固定，岸侧只约束Z 方向。在轮胎着力点投影面积上进行载荷加载。载荷可考虑最不利情况，即SPMT每轴线满载(可按每轴48t计算)，且最大数量的车轮在主坡道上 (第一轴靠近码头前沿)。

3.3 滚装场地承载计算

大型船厂自有码头在使用技术参数和使用要求文件中对作业环境标准、靠泊条件、允许载荷等都有作业要求。一般码头大件出运通道上的均布载荷约为10t/m2。有些码头的特定结构适合铺设滑轨滑移万吨模块，滑轨区域的线载荷在100t/m 以上，滑轨中间区域的均载小于10t/m2，码头前沿区域的均载约为2t/m2。当采用SPMT 滚装时，需要先验证车货总重对地面的压强是否小于滚装场地的承载能力。在初步计算时，可直接根据压强的公式进行保守计算（投影面积计算法）。行业内也通常采取分载面积计算法，计算方法可参考文献[4]等。

当计算不满足要求时，可采用增加车组压载面积（增加车组列数）或在码头强结构上铺设分载梁的方式来分载车货对地压力。模块的初步运输方案是综合考虑车组承载能力和模块结构强度来确定的。当需要增加运输车组列数时，需要考虑模块底部结构强度是否足够。也可考虑在模块外结构上增加trailer wing 的方式来进行模块重量分载，以及在码头前沿铺设路基板进行分载。